El 13 de enero de 1750 los plenipotenciarios de España y Portugal firman el Tratado de Madrid, con él se ponía fin -al menos sobre el papel- a las continuas disputas planteadas por ambos gobiernos sobre los dominios de sus respectivas coronas en los territorios de la América del Sur; la tenue línea del Tratado de Tordesillas se convertía en un vigoroso trazado sobre la propia naturaleza, eligiendo una cordillera como vía de discriminación: los territorios que viertan aguas al Orinoco pertenecerán a España, los que rieguen el Amazonas serán de la Corona portuguesa. Para delimitar in situ la demarcación, por el lado norte, la Corona española envió una comisión al mando de José de Iturriaga y en la que figuraba Eugenio Alvarado, Antonio de Urrutia y José Solano; junto a ellos viajaban cartógrafos, astrónomos, capellanes, cirujanos, militares de tropa y un grupo de naturalistas, encabezados por Pehr Löfling, un discípulo del naturalista sueco Carl Linné, al que acompañaban un par de médicos ayudantes, Benito Paltor y Salvador Condal, y dos dibujantes, Bruno Salvador Carmona y Juan de Dios Castel.
Los expedicionarios partieron del puerto de Cádiz el 15 de febrero de 1754; tras cincuenta y cinco días de travesía alcanzaron Cumaná, desde donde comenzaron sus trabajos de campo; los primeros meses fueron dedicados a herborizar en las proximidades de Cumaná, y a estudiar su rica fauna, especialmente la costera, de la que P. Löfling legó algunas descripciones. A comienzos de junio los naturalistas extienden su área de acción hacia Ipure, Macarapán y Cumanacoitia; durante los últimos días de este junio P. Löfling, acompañado de B. Paltor y J. Castel, embarca hacia Barcelona. Las duras condiciones ambientales produjeron mella en la salud de los naturalistas, ralentizando los trabajos en Barcelona; con todo, elaboraron algunas descripciones y dibujos durante los primeros días de agosto y pudieron recorrer parte de las misiones de Píritu, las orillas del río Unare, Tocuyo -donde P. Löfling describió un pie de lo que creyó ser un canelo-, Puruey y Clarines; desde Píritu -donde se encontraban el 15 de agosto- los naturalistas regresaron a Barcelona, y de allí, en barca, a Cumaná, donde llegaron a fines de este mes.
El último trimestre del 1754 fue prácticamente inactivo para P. Löfling, cuya mermada salud apenas le permitió proseguir con sus trabajos; permaneció en Cumaná -la capital de Nueva Andalucía- durante todo este tiempo.
Solventados los trámites burocráticos, en los que estuvo ocupado desde su llegada, J. Iturriaga dispuso, a fines de 1754, ascender por el Orinoco hasta alcanzar río Negro, donde habrían de confluir con la comisión portuguesa destinada al mismo fin. La comisión se escindió en dos grupos de trabajo: J. Solano se dirigió a la isla Trinidad y, desde ella, hacia las fuentes del Orinoco, junto a él viajaron B. Paltor y J. Castel. E. Alvarado se encaminó hacia el mismo lugar por tierra, atravesando Barcelona y las misiones del Píritu, en su grupo se integraron P. Löfling, S. Condal y B. Carmona. Todos coincidirían en la Guayana.
El 17 de enero de 1755, P. Löfling y sus compañeros se encuentran, de nuevo, en Barcelona; su salud está seriamente dañada tras un cólico padecido el día de Navidad que le tuvo postrado en cama durante más de una semana. Al día siguiente partirían hacia San Bernardino; el naturalista trabajó en esta localidad y sus inmediaciones (El Pilar, el río Aragua) durante un par de meses. El 5 de abril, siguiendo las órdenes de J. Iturriaga, la expedición se encamina hacia la Guayana; atravesaría las misiones de Píritu y vadearía el río Güere hasta alcanzar San Pablo; prosiguieron camino por San Lorenzo y Margarita; el 15 de abril se dirigieron a Aragua y, desde allí, a Nuevo Hato; el 23 de abril parten, en piragua, desde Muitaco a las fuentes del río Pao. Llegaron a Santo Tomé de Guayana el 29 de abril.
A comienzos de mayo de 1755, P. Löfling, acompañado de B. Paltor y B.S. Carmona, inician el estudio de las misiones de la Guayana; bajo una dura climatología recorrieron Suay, Caroní, Murucuri, Aguacagua, Altagracia, El Hato y Copanuy. A comienzos de septiembre, mientras se encontraba en la Guayana, P. Löfling comenzó a sentir fiebre, pese a lo cual se traslada a Caroní, donde sufre una recaída; se recupera de ella a mediados de octubre, mas una nueva recaída le obliga a guardar cama; fallecería, víctima de estas fiebres, en San Antonio de Caroní, donde fue enterrado. Con su muerte se deshacía el equipo de naturalistas, unos desertaron y otros fueron incorporados a otras tareas dentro de la expedición.
Las descripciones botánicas realizadas por P. Löfling durante su estancia en tierras americanas quedaron manuscritas en su "Flora Cumanensis"; de ellas se conoce algún borrador de trabajo. Con las descripciones a las que tuvo acceso Carl Linné, tanto del trabajo de su discípulo en tierras peninsulares como americanas, compuso un Iter Hispanicum (Estocolmo: Lars Salvi, 1758), atribuido a P. Löfling post mórtem. Sus estudios zoológicos apenas tuvieron repercusión, pudiéndose rastrear -no sin cierta dificultad- en la obra de su maestro, lo mejor de su producción en este ámbito se produjo en los estudios ictiológicos; uno de los manuscritos generados por esta expedición, "Ichtyologia orinocensis", recoge medio centenar de descripciones de peces y algunos reptiles y aves. La letra parece atribuirlo a Juan de Dios Castel, pero no hay duda de que en él se recogen buena parte de los trabajos de P. Löfling.
La Comisión de Límites dirigida por J. Iturriaga se dio por finalizada en junio de 1760, sin que apenas se produjera contacto con la comisión portuguesa encargada de las mismas misiones. El Tratado de El Pardo, firmado el 12 de febrero de 1761 anulaba, por entero, las decisiones firmadas en el Tratado de Madrid. La división territorial fue aplazada, aunque la presencia española quedaba consolidada tras la firma de acuerdos con los nativos del Alto Orinoco.
